Нейронаука для мозга человеческого

В июне 2010 года в Крыму прошел VI международный междисциплинарный конгресс «Нейронаука для медицины и психологии». На конгрессе выступили ученые Украины, России, Азербайджана и других стран. Масштабы впечатляют – было прислано более полутысячи докладов. В этом интеллектуальном потоке практически невозможно выделить что-то «самое главное». Поэтому мы выбирали темы почти произвольным образом. Это не так уж принципиально. Ведь практически каждое выступление демонстрировало, что мозг постепенно перестает быть «черным ящиком». Его механизмы можно понять и использовать.

Крыса бегает по лабораторному лабиринту… Человек, увешанный электродами, решает интеллектуальные тесты… В пробирках разрастаются колонии клеток… Все это нейронаука. То есть существует наука о том, что происходит в голове, когда человек или животное думает.

Долгое время мозг был абсолютной загадкой. Психологи-бихевиористы говорили прямо: наша голова является «черным ящиком», и даже не нужно пытаться понять, что происходит у нее внутри, можно лишь наблюдать внешние проявления – слова, движения, поступки.

Но наука не стоит на месте. За последние десятилетия мир очень многого узнал о том, как этот «черный ящик» работает. Помогли и электроэнцефалограмма, и более современный томограф, и последние достижения в области генетики и биохимии. Конечно, черепная коробка не стала прозрачной. Но теперь можно хоть что-то говорить о процессах, происходящих в мозге. И чем больше мы их понимаем, тем больше появляется возможностей для лечения всевозможных умственных недугов и улучшения интеллектуальной работы тех, кого мы считаем нормальными.

Ученые с приставкой «нейро» собираются на свой конгресс уже в шестой раз. Конечно, уровень исследований в СНГ еще далек от западных стандартов. Но здание науки складывается из множества кирпичиков, часть из которых была продемонстрирована на конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии».

Что слышат эмбрионы

Диагностировать слух ребенка можно еще до того, как он родился. На 28-й неделе внутриутробного развития слуховая система уже сформирована, и плод реагирует на акустические сигналы, то есть способен «слышать».

Во время эксперимента, проведенного учеными из Института специальной педагогики и психологии и Института эволюционной физиологии и биохимии РАН, использовались сигналы частотой 16 и 24 килогерц (это почти за гранью слышимого диапазона).

Нормальный ребенок в ответ на такие стимулы начинает в утробе шевелить ручками и ножками, что можно отчетливо увидеть с помощью УЗИ. Если реакции нет, значит, со слухом какие-то проблемы и сразу же после рождения нужно все внимательно проверить.

«Чем раньше поставлен диагноз и начата коррекционная работа, тем лучше когнитивное развитие ребенка и его коммуникация в среде нормально слышащих сверстников», – утверждают авторы исследования.

Мята помогает решать задачи, а лаванда – мешает

Влияние запахов на психику человека до сих пор остается одной из самых загадочных областей нейрофизиологии. Известно, что тот или иной аромат может через подсознание человека влиять на его настроение или умственные способности.

Сотрудники Института проблем передачи информации и Института проблем экологии и эволюции РАН попробовали с помощью запахов улучшить успеваемость в младшей школе. Считается, что на детей ароматы воздействуют сильнее.

В классе с помощью специального прибора распылялись два аромата – мяты и лаванды. Концентрация была едва заметной – меньше 0,03 миллиграмма на кубический метр. Учитель и ученики адаптировались к присутствующему запаху в первые несколько минут занятия и не ощущали его в дальнейшем.

Если нос на запахи не реагировал, то мозг их очень даже замечал. Когда распылили мяту, число ошибок в словарном диктанте снизилось на 40%. А вот результаты контрольного списывания (там требуется только внимание и больше ничего) остались на прежнем уровне.

Похожее избирательное действие мятного запаха наблюдалось и для заданий по математике. Там, где нужны были память и быстрые решения, число ошибок уменьшилось на 22%, а на тест, где основную роль играло внимание, запах мяты действия не оказывал. «Возможно, положительное влияние мятного запаха на тесты по русскому языку и математике связано с общими для этих тестов процессами, требующими участия оперативной памяти», – считают авторы работы.

Лавандовое масло ухудшало результаты математических тестов (средний балл уменьшался на 9%, число ошибок увеличивалось на 40%). Однако подобно мятному маслу улучшало результаты словарного диктанта.

Чтоб ничего не болело

Почти каждый человек хотя бы раз сталкивался с анестетиками типа лидокаина. Врач брызгает это вещество на десну – и уже не так больно лечить зуб. Местные анестетики используют в каждой поликлинике. Однако до конца не понятно, как работают такие вещества.

Известно, что они блокируют натриевые каналы нейронов, и нервные клетки перестают передавать болевые сигналы. Но как именно это происходит на молекулярном уровне? И вот группа ученых из Института биохимии им. А.В. Палладина и Института физиологии им. А.А. Богомольца НАНУ провела серию экспериментов, используя одно из новых обезболивающих средств.

Работа проводилась на скоплениях нервных клеток крысы (использовать для этих целей человека было бы негуманно). С помощью сложных биохимических и математических методов вроде бы удалось разобраться с тем, как анестетики прекращают боль. Речь идет об ароматических взаимодействиях между молекулами (к приятному запаху это отношения не имеет – это особый тип химических связей). Причем в случае с анестетиком и нейроном возникает такое явление, как стэкинг: молекулы связываются и располагаются, словно монеты в стопке.

Все детали этой биохимической работы понять непосвященному человеку непросто. Но более детальное понимание механизмов действия обезболивающих препаратов дает надежду, что удастся создать еще более надежные и эффективные лекарства.

Лекарства лишают тормозов

Одно из самых популярных средств для улучшения работы мозга – пирацетам (импортный вариант – ноотропил). Его принимают даже вполне здоровые люди, если они не выспались или им нужно мобилизоваться для подготовки к экзаменам или какой-то сложной работы.

Но вот ученые с биофака МГУ получили результаты, которые могут испугать любителей этого препарата. Эксперименты проводились опять-таки на крысах, которым после укола пирацетама нужно было решать задачу – найти еду в сложном лабиринте.

У животных после получения лекарства сильно активизировалась центральная нервная система. Но при большой дозе в мозге переставали работать системы внутреннего торможения, терялось внимание, задача решалась хуже. Не исключено, что ноотропные препараты не так уж и эффективны. И может, вместо таблеток иногда лучше выспаться или сделать зарядку.

Кто виноват в возникновении рака мозга?

Рак – одна из самых страшных и в то же время сложных тем. Сейчас находят все больше генов, способствующих развитию злокачественных опухолей. Группа исследователей из научных институтов России и Украины выявила нового «убийцу». Ген под названием CHI3L1 очень активно работает при образовании глиобластомы – самой агрессивной опухоли головного мозга человека.

Однако ученые признают, что если просто затормозить работу этого гена, то особого эффекта не будет. «Терапия, направленная против одного отдельно взятого гена, практически не может быть эффективной. Молекулярная гетерогенность опухолей и избыточность функций раковых генов диктуют необходимость создания генных сигнатур для каждого типа рака и, следовательно, поиска мишени или мишеней для его подавления, чтобы подобрать для каждого пациента индивидуальное лечение», – утверждают авторы исследования.

Испуганные крысы рождают невротиков
Работа мозга во многом определяется тем, как эмбриону жилось в утробе матери. Российские биологи провели следующий эксперимент: взяли самок крыс и при них покормили тигрового питона. Естественно, животные были шокированы – на их глазах пожирали сородичей. Через месяц после такого опыта в клетки к крысам подсадили самцов, самки после этого забеременели, а вот рожденные в результате крысята по поведению отличались от животных из контрольной группы. Как показала электроэнцефалограмма, у них даже мозг работал иначе. «Пространственно-временная организация ЭЭГ крысят, рожденных самками с психогенной травмой, характеризуется увеличенной синхронизацией между лобными и затылочными областями и повышенной ведущей ролью лобных областей в организации связей мозга, что не характерно для нормы», – утверждается в работе.

Кофе способствует алкоголизму?

Крысы вообще любимый объект нейрофизиологов. Ведь большинство экспериментов проводить на людях просто неэтично, а крыс не так жалко. Физиология у человека и животного достаточно похожая. Вот и попробовали ученые из Москвы и Санкт-Петербурга проверить, как влияет кофеин на формирование алкогольной зависимости.

Крыс разделили на четыре группы. Одних поили раствором этилового спирта, вторых – кофеином, третьих – и тем, и другим, четвертым не давали ничего, кроме чистой воды. После выяснялось, насколько у животных развилась тяга к спиртному. Сильнее всего она была у тех, кто употреблял этанол и кофеин одновременно, у получавших эти вещества в чистом виде потребность в выпивке также возникала.

Как утверждают ученые, совместное потребление двух и более психоактивных веществ вызывает зависимость сильнее, чем употребление каждого наркотика по отдельности.

Григорий Квасневский «Профиль»